第一章第1-2节1.ppt

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1、Physical metallurgy and heat treatmentPhysical metallurgy and heat treatment一一 课程性质、任务及目的课程性质、任务及目的1 1 1 1 课程性质课程性质课程性质课程性质 专业基础课专业基础课专业基础课专业基础课 共共共共56565656学时学时学时学时 2 2 2 2 考试形式考试形式考试形式考试形式 闭卷考试闭卷考试闭卷考试闭卷考试70%70%70%70%平时成绩平时成绩平时成绩平时成绩30%30%30%30%3 3 3 3 本课程的主要任务本课程的主要任务本课程的主要任务本课程的主要任务 研究金属与合金的研究金属

2、与合金的研究金属与合金的研究金属与合金的化学成分化学成分化学成分化学成分、组织结构组织结构组织结构组织结构、加工工艺加工工艺加工工艺加工工艺和和和和性性性性能四要素能四要素能四要素能四要素及四要素之间的关系与变化规律。及四要素之间的关系与变化规律。及四要素之间的关系与变化规律。及四要素之间的关系与变化规律。此亦为金属学的研究内容此亦为金属学的研究内容此亦为金属学的研究内容此亦为金属学的研究内容 实际中我们最关心的是实际中我们最关心的是实际中我们最关心的是实际中我们最关心的是性能性能性能性能 举例：举例：举例：举例：b b b b(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)铝合金铝合金铝合金铝合金

3、400400400400600600600600铜合金铜合金铜合金铜合金 60060060060070070070070040404040钢钢钢钢(退火态退火态退火态退火态)500)500)500)50040404040钢钢钢钢(调质态调质态调质态调质态)800)800)800)800性能取决于哪些因素呢？性能取决于哪些因素呢？化学成分不同，性能不同化学成分不同，性能不同化学成分不同，性能不同化学成分不同，性能不同 纯铝纯铝纯铝纯铝 40404040 纯铜纯铜纯铜纯铜 60606060 纯铁纯铁纯铁纯铁 200200200200 化学成分相同，化学成分相同，化学成分相同，化学成分相同，处理方式

4、处理方式处理方式处理方式不同，性能不同不同，性能不同不同，性能不同不同，性能不同如：如：如：如：0.8C 0.8C 0.8C 0.8C 的钢锯条的钢锯条的钢锯条的钢锯条800800800800，冷却方式不同，冷却方式不同，冷却方式不同，冷却方式不同.一根出炉后一根出炉后一根出炉后一根出炉后水冷水冷水冷水冷，性，性，性，性硬而脆硬而脆硬而脆硬而脆，一弯就断；，一弯就断；，一弯就断；，一弯就断；另一根随炉另一根随炉另一根随炉另一根随炉缓慢冷却缓慢冷却缓慢冷却缓慢冷却，性，性，性，性软软软软，弯曲，弯曲，弯曲，弯曲90 90 90 90 不断。不断。不断。不断。又如：又如：又如：又如：石墨和金刚石均

5、由碳原子构成，但性能迥异。石墨和金刚石均由碳原子构成，但性能迥异。石墨和金刚石均由碳原子构成，但性能迥异。石墨和金刚石均由碳原子构成，但性能迥异。原因：碳原子的原因：碳原子的原因：碳原子的原因：碳原子的空间排列方式空间排列方式空间排列方式空间排列方式不同不同不同不同 即内部组织结构不同即内部组织结构不同即内部组织结构不同即内部组织结构不同提高材料性能的主要途径提高材料性能的主要途径提高材料性能的主要途径提高材料性能的主要途径：一一一一方方方方面面面面改改改改变变变变材材材材料料料料的的的的化化化化学学学学成成成成分分分分，另另另另一一一一方方方方面面面面改改改改进进进进材材材材料料料料的的的的

6、生生生生产工艺产工艺产工艺产工艺，进而改变材料内部的，进而改变材料内部的，进而改变材料内部的，进而改变材料内部的组织结构与性能组织结构与性能组织结构与性能组织结构与性能。*材料科学研究的材料科学研究的材料科学研究的材料科学研究的四要素四要素四要素四要素及相互关系线：及相互关系线：及相互关系线：及相互关系线：性性性性 能能能能PerformancePerformance加工工艺加工工艺加工工艺加工工艺ProcessProcess化学成分化学成分化学成分化学成分CompositionComposition组织结构组织结构组织结构组织结构ConstructionConstruction 内因内因内因

7、内因 外因外因外因外因 4 4 4 4 目的目的目的目的 利用上述四要素关系和规律：利用上述四要素关系和规律：利用上述四要素关系和规律：利用上述四要素关系和规律：（1 1 1 1）进行科学研究；）进行科学研究；）进行科学研究；）进行科学研究；（2 2 2 2）指导生产实践；）指导生产实践；）指导生产实践；）指导生产实践；（3 3 3 3）研制新合金材料。）研制新合金材料。）研制新合金材料。）研制新合金材料。1 1 1 1 金属材料科学研究内容：金属材料科学研究内容：金属材料科学研究内容：金属材料科学研究内容：成分、组织结构、工艺、性能成分、组织结构、工艺、性能成分、组织结构、工艺、性能成分、组

8、织结构、工艺、性能 其课程体系：其课程体系：其课程体系：其课程体系：金金金金属属属属学学学学、金金金金属属属属热热热热处处处处理理理理、金金金金属属属属材材材材料料料料学学学学、金金金金属属属属性性性性能能能能、材材材材料分析技术与方法等。料分析技术与方法等。料分析技术与方法等。料分析技术与方法等。2 2 2 2 本课程主要内容本课程主要内容本课程主要内容本课程主要内容:金属学：金属学：金属学：金属学：第一章第一章第一章第一章 第八章第八章第八章第八章 金属热处理：金属热处理：金属热处理：金属热处理：第九章第九章第九章第九章 第十章第十章第十章第十章 金属材料学：金属材料学：金属材料学：金属材

9、料学：第十二章第十二章第十二章第十二章 第十三章第十三章第十三章第十三章 二二 本课程内容本课程内容(1)(1)(1)(1)掌掌掌掌握握握握金金金金属属属属材材材材料料料料的的的的基基基基本本本本概概概概念念念念、基基基基本本本本理理理理论论论论与与与与基基基基本本本本实实实实验验验验方法；方法；方法；方法；(2)(2)(2)(2)掌掌掌掌握握握握金金金金属属属属材材材材料料料料的的的的成成成成分分分分、组组组组织织织织结结结结构构构构、工工工工艺艺艺艺、性性性性能能能能间间间间关系的一般规律；关系的一般规律；关系的一般规律；关系的一般规律；(3)(3)(3)(3)了了了了解解解解金金金金属属

10、属属材材材材料料料料常常常常用用用用的的的的分分分分析析析析方方方方法法法法，主主主主要要要要是是是是金金金金相相相相分分分分析析析析方法。方法。方法。方法。三三 要要 求求四四 参考文献参考文献(1)(1)(1)(1)材料科学基础材料科学基础材料科学基础材料科学基础,西安交通大学西安交通大学西安交通大学西安交通大学,石德珂石德珂石德珂石德珂(2)(2)(2)(2)金属学金属学金属学金属学 ,宋维锡宋维锡宋维锡宋维锡，冶金工业出版社冶金工业出版社冶金工业出版社冶金工业出版社 ,2000,2000,2000,2000(3)(3)(3)(3)材料科学基础材料科学基础材料科学基础材料科学基础,潘金生

11、潘金生潘金生潘金生,清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社 ,1998,1998,1998,1998(4)(4)(4)(4)金属热处理金属热处理金属热处理金属热处理,李松瑞李松瑞李松瑞李松瑞,中南大学出版社中南大学出版社中南大学出版社中南大学出版社,2003,2003,2003,2003l l金属金属l l金属的晶体结构金属的晶体结构l l实际金属的晶体结构实际金属的晶体结构第一章第一章 金属的晶体结构金属的晶体结构主要内容主要内容重点：重点：金属的晶体结构金属的晶体结构学时数：学时数：6 6学时学时金金金金属属属属：是是是是具具具具有有有有正正正正的的的的电电电电阻阻阻阻温

12、温温温度度度度系系系系数数数数的的的的物物物物质质质质，通通通通常常常常具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的导导导导电电电电性性性性、导导导导热热热热性性性性、延延延延展展展展性性性性、高的密度和高的光泽高的密度和高的光泽高的密度和高的光泽高的密度和高的光泽。1.1 1.1 金属金属原子原子原子原子(10(10(10(10-8-8-8-8cm)cm)cm)cm)原子核原子核原子核原子核(10(10(10(10-12-12-12-12cm)cm)cm)cm)质子质子质子质子原子核原子核原子核原子核=质子中子质子中子质子中子质子中子中子中子中子中子电子电子电子电子(10(10(10(10-13

13、-13-13-13cm)cm)cm)cm)(9.110(9.110(9.110(9.110-28-28-28-28g)g)g)g)1 1 1 1、孤立自由原子的结构特点、孤立自由原子的结构特点、孤立自由原子的结构特点、孤立自由原子的结构特点 核核核核外外外外电电电电子子子子按按按按能能能能量量量量等等等等级级级级由由由由高高高高到到到到低低低低分分分分层层层层排排排排列列列列着着着着，内内内内层层层层电电电电子子子子的的的的能能能能量量量量最最最最低低低低，最最最最稳稳稳稳定定定定，最最最最外外外外层层层层电电电电子子子子能能能能量量量量高高高高，与与与与核核核核结合弱，称为价电子。结合弱，称

14、为价电子。结合弱，称为价电子。结合弱，称为价电子。金属原子的结构特点金属原子的结构特点价电子价电子价电子价电子=2=2价电子价电子价电子价电子=3=3 特点特点特点特点:其最外层的电子数很少，一般为其最外层的电子数很少，一般为其最外层的电子数很少，一般为其最外层的电子数很少，一般为1 1 1 12 2 2 2个个个个，不超，不超，不超，不超过过过过3 3 3 3个。易失去电子变为正离子，常称为个。易失去电子变为正离子，常称为个。易失去电子变为正离子，常称为个。易失去电子变为正离子，常称为正电性正电性正电性正电性元素。元素。元素。元素。MgMg：1s1s2 22s2s2 22p2p2 23s3s

15、2 2AlAl：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23 3p p1 12 2 2 2、金属原子的结构特点、金属原子的结构特点、金属原子的结构特点、金属原子的结构特点3 3 3 3 其他类原子的结构特点其他类原子的结构特点其他类原子的结构特点其他类原子的结构特点 过过过过渡渡渡渡族族族族金金金金属属属属原原原原子子子子:最最最最外外外外层层层层的的的的电电电电子子子子和和和和次次次次外外外外层层层层电电电电子子子子均均均均可可可可失失失失去去去去导导导导致致致致化化化化合合合合价价价价可可可可变变变变；原原原原子子子子结结结结合合合合力力力力特特特特强强强强（因因因因为为为为

16、次次次次外外外外层层层层电电电电子子子子也也也也参参参参与与与与结结结结合合合合）宏观表现为宏观表现为宏观表现为宏观表现为熔点熔点熔点熔点高，高，高，高，强度强度强度强度高。高。高。高。非非非非金金金金属属属属原原原原子子子子:其其其其最最最最外外外外层层层层的的的的电电电电子子子子数数数数很很很很多多多多，一一一一般般般般为为为为4 4 4 47 7 7 7个个个个。易易易易获获获获得电子变为负离子，得电子变为负离子，得电子变为负离子，得电子变为负离子，常称为常称为常称为常称为负电性负电性负电性负电性元素。元素。元素。元素。外外外外层层电电子子子子作作作作用用用用形形形形式式式式稳稳定的八定

17、的八定的八定的八电电子排布子排布子排布子排布结结构构构构 接受或接受或接受或接受或释释放放放放额额外外外外电电子子子子 共有共有共有共有电电子子子子 材料结构原子结构原子结构原子的空原子的空间排列间排列 显微组织显微组织 原子结构原子结构原子结构原子结构原子排列结构原子排列结构原子排列结构原子排列结构微观结构微观结构微观结构微观结构宏观结构宏观结构宏观结构宏观结构4 4 4 4 材料的结构层次材料的结构层次材料的结构层次材料的结构层次原原原原子子子子核核核核外外外外电电电电子子子子的的的的排排排排布布布布方方方方式式式式显显显显著著著著影影影影响响响响材材材材料料料料的的的的电电电电、磁磁磁磁

18、、光光光光和和和和热热热热性性性性能能能能，还还还还影影影影响响响响到到到到原原原原子子子子彼彼彼彼此此此此结结结结合合合合的的的的方方方方式式式式，从从从从而而而而决定决定决定决定材料的类型。材料的类型。材料的类型。材料的类型。晶态和非晶态。晶体结构显著影响材料的力学性能。材料结构原子结构原子结构原子的空原子的空间排列间排列 显微组织显微组织 晶粒的大小、合金相的种类、数量和分布等参数。材料结构原子结构原子结构原子的空原子的空间排列间排列 显微组织显微组织 晶粒晶粒合金相形貌合金相形貌金属键金属键金属键金属键离子键离子键离子键离子键共价键共价键共价键共价键 由由由由两两两两种种种种以以以以上

19、上上上电电电电负负负负性性性性相相相相差差差差很很很很大大大大的的的的原原原原子子子子组组组组成。易成。易成。易成。易得失价电子得失价电子得失价电子得失价电子正负离子正负离子正负离子正负离子高高高高价价价价氧氧氧氧化化化化物物物物熔熔熔熔点点点点高高高高、硬硬硬硬度度度度高高高高、低低低低塑塑塑塑性性性性、是良好的电绝缘体。如是良好的电绝缘体。如是良好的电绝缘体。如是良好的电绝缘体。如AlAlAlAl2 2 2 2OOOO3 3 3 3低温导电性差、高温离子导电；低温导电性差、高温离子导电；低温导电性差、高温离子导电；低温导电性差、高温离子导电；对可见光透明、吸收红外波长。对可见光透明、吸收红

20、外波长。对可见光透明、吸收红外波长。对可见光透明、吸收红外波长。金属键金属键物质原子间的结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。物质原子间的结合键主要包括金属键、离子键和共价键三种。不不不不易易易易失失失失去去去去也也也也不不不不易易易易得得得得到到到到价价价价电电电电子子子子，而而而而是是是是共共共共有有有有价价价价电电电电子子子子成成成成为为为为8 8 8 8电电电电子子子子稳稳稳稳定定定定结结结结构构构构键键键键有有有有饱饱饱饱和和和和性性性性和和和和方方方方向向向向性性性性高高高高熔熔熔熔点点点点、高高高高硬硬硬硬度度度度、导导导导电电电电性性性性差差差差、低低低低膨膨膨膨胀胀胀胀系

21、系系系数数数数(强强强强化化化化合合合合键键键键)、性性性性脆脆脆脆、延延延延展展展展性性性性很很很很差差差差(方方方方向性向性向性向性)。如。如。如。如陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷金属键金属键金属键金属键离子键离子键离子键离子键共价键共价键共价键共价键处处处处于于于于集集集集聚聚聚聚状状状状态态态态的的的的金金金金属属属属原原原原子子子子，全全全全部部部部或或或或大大大大部部部部分分分分将将将将它它它它们们们们的的的的价价价价电电电电子子子子贡贡贡贡献献献献出出出出来来来来，为整个原子集体所共有，称为电子云。为整个原子集体所共有，称为电子云。为整个原子集体所共有，称为电子云。为整个原子集体所共有，称为电

22、子云。金金金金属属属属键键键键：贡贡贡贡献献献献出出出出价价价价电电电电子子子子的的的的正正正正离离离离子子子子沉沉沉沉浸浸浸浸在在在在电电电电子子子子云云云云中中中中，它它它它们们们们依依依依靠靠靠靠运运运运动动动动于于于于其其其其间间间间的的的的公公公公有有有有化化化化的的的的自自自自由由由由电电电电子子子子的的的的静静静静电电电电作作作作用用用用而而而而结结结结合合合合起起起起来来来来。这这这这种种种种结结结结合合合合方方方方式式式式称称称称之之之之为金属键。为金属键。为金属键。为金属键。共有价电子共有价电子共有价电子共有价电子电子云电子云电子云电子云键无方向性和饱和性，键无方向性和饱和

23、性，键无方向性和饱和性，键无方向性和饱和性，不易被破坏不易被破坏不易被破坏不易被破坏金属键金属键金属键金属键金属键模型金属键模型金金金金属属属属键键键键模模模模型型型型认认认认为为为为：固固固固态态态态金金金金属属属属中中中中并并并并非非非非所所所所有有有有原原原原子子子子变变变变为为为为正正正正离离离离子子子子，而而而而是是是是绝绝绝绝大大大大部部部部分分分分处处处处于于于于正正正正离离离离子子子子状状状状态态态态，仍仍仍仍有有有有少少少少部部部部分分分分处于中性原子状态。处于中性原子状态。处于中性原子状态。处于中性原子状态。金金金金属属属属及及及及其其其其合合合合金金金金主主主主要要要要以

24、以以以金金金金属属属属键键键键方方方方式式式式结结结结合合合合，但但但但也也也也会会会会出出出出现现现现金金金金属属属属键键键键与与与与共共共共价价价价键键键键或离子键混合的情况。或离子键混合的情况。或离子键混合的情况。或离子键混合的情况。如何用金属键来解释金属所具有的特性呢？如何用金属键来解释金属所具有的特性呢？如何用金属键来解释金属所具有的特性呢？如何用金属键来解释金属所具有的特性呢？导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场方向作定向运动。导电性：在外电场的作用下，自由电子沿电场

25、方向作定向运动。正正正正的的的的电电电电阻阻阻阻温温温温度度度度系系系系数数数数：随随随随着着着着温温温温度度度度升升升升高高高高，正正正正离离离离子子子子振振振振动动动动的的的的振振振振幅幅幅幅要要要要加加加加大大大大，对对对对自自自自由由由由电电电电子子子子通通通通过过过过的的的的阻阻阻阻碍碍碍碍作作作作用用用用也也也也加加加加大大大大，即即即即金金金金属属属属的的的的电电电电阻阻阻阻是是是是随随随随温温温温度度度度的的的的升升升升高高高高而而而而增增增增加的。加的。加的。加的。导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。导热性：自由

26、电子的运动和正离子的振动可以传递热能。导热性：自由电子的运动和正离子的振动可以传递热能。延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。延展性：金属键没有饱和性和方向性，经变形不断裂。金金金金属属属属光光光光泽泽泽泽：自自自自由由由由电电电电子子子子易易易易吸吸吸吸收收收收可可可可见见见见光光光光能能能能量量量量，被被被被激激激激发发发发到到到到较较较较高高高高能能能能量量量量级级级级，当当当当跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属具有金属光泽。跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属具有金属光泽。跳

27、回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属具有金属光泽。跳回到原位时辐射所吸收能量，从而使金属具有金属光泽。金属键的性能特点：金属键的性能特点：金属键的性能特点：金属键的性能特点：1)1)1)1)良好的导电性及导热性；良好的导电性及导热性；良好的导电性及导热性；良好的导电性及导热性；2)2)2)2)正的电阻温度系数；正的电阻温度系数；正的电阻温度系数；正的电阻温度系数；3)3)3)3)良好的强度及塑性；良好的强度及塑性；良好的强度及塑性；良好的强度及塑性；4)4)4)4)特有的金属光泽。特有的金属光泽。特有的金属光泽。特有的金属光泽。原子电子结构、电负性差异决定材料的结合机制：原子电子结构、电负性差

28、异决定材料的结合机制：原子电子结构、电负性差异决定材料的结合机制：原子电子结构、电负性差异决定材料的结合机制：SpSpSpSp价电子金属原子间：结合键只能是金属键；价电子金属原子间：结合键只能是金属键；价电子金属原子间：结合键只能是金属键；价电子金属原子间：结合键只能是金属键；过渡金属：原子间结合有金属键和共价键；过渡金属：原子间结合有金属键和共价键；过渡金属：原子间结合有金属键和共价键；过渡金属：原子间结合有金属键和共价键；电负性差异很大的原子间：结合键只能是离子键；电负性差异很大的原子间：结合键只能是离子键；电负性差异很大的原子间：结合键只能是离子键；电负性差异很大的原子间：结合键只能是离

29、子键；电负性差异不大的原子间：结合键既存在离子键又存在共价键。电负性差异不大的原子间：结合键既存在离子键又存在共价键。电负性差异不大的原子间：结合键既存在离子键又存在共价键。电负性差异不大的原子间：结合键既存在离子键又存在共价键。如：如：如：如：CaSOCaSOCaSOCaSO4 4 4 4对金属键、共价键和离子键的小结：对金属键、共价键和离子键的小结：对金属键、共价键和离子键的小结：对金属键、共价键和离子键的小结：CaCaCaCa2+2+2+2+和和和和 SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-之间为离子键结合，而之间为离子键结合，而之间为离子键结合，而之间为离子键结合，而SOSOSO

30、SO4 4 4 4主主主主要为共价键结合。要为共价键结合。要为共价键结合。要为共价键结合。ClCH聚氯乙烯（聚氯乙烯（聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC塑料）塑料）塑料）塑料）范德瓦尔键范德瓦尔键范德瓦尔键范德瓦尔键 （分子键）（分子键）（分子键）（分子键）特特特特性性性性：分分分分子子子子晶晶晶晶体体体体因因因因其其其其结结结结合合合合键键键键能能能能很很很很低低低低，所所所所以以以以其其其其熔熔熔熔点点点点很很很很低低低低，硬硬硬硬度度度度也低。也低。也低。也低。但其绝缘性良好但其绝缘性良好但其绝缘性良好但其绝缘性良好。是是是是分分分分子子子子或或或或原原原原子子子子团团团团间间间间的的的的

31、一一一一种种种种弱弱弱弱静静静静电电电电结结结结合合合合，存存存存在在在在于于于于高高高高分分分分子子子子材材材材料料料料的的的的分分分分子子子子间间间间及及及及一一一一些些些些陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷材材材材料料料料的的的的分分分分子子子子层层层层间间间间，这这这这类类类类分分分分子子子子必必必必然然然然有有有有显显显显正正正正电电电电的的的的部部部部分分分分和和和和显显显显负负负负电电电电的的的的部部部部分分分分。一一一一个个个个分分分分子子子子的的的的正正正正电电电电荷荷荷荷部部部部位位位位与与与与另另另另一一一一分分分分子子子子的的的的负负负负电电电电荷荷荷荷部位间以部位间以部位间以部位间以微

32、弱静电引力微弱静电引力微弱静电引力微弱静电引力相互吸引而结合在一起称为相互吸引而结合在一起称为相互吸引而结合在一起称为相互吸引而结合在一起称为分子键分子键分子键分子键。注意：分子间是注意：分子间是注意：分子间是注意：分子间是范德瓦尔键，但范德瓦尔键，但范德瓦尔键，但范德瓦尔键，但分子内分子内分子内分子内是原子间强有力的共价键。是原子间强有力的共价键。是原子间强有力的共价键。是原子间强有力的共价键。金属金属(Mg镁镁)分子分子(异戊烷异戊烷)离子离子(NaCl)吸吸吸吸引引引引力力力力：正正正正离离离离子子子子与与与与负负负负离离离离子子子子（电电电电子子子子云云云云）间静电引力间静电引力间静电

33、引力间静电引力 长程力长程力长程力长程力排排排排斥斥斥斥力力力力：正正正正离离离离子子子子间间间间，电电电电子子子子间间间间的的的的作作作作用用用用力力力力 短程力短程力短程力短程力结合力结合力结合力结合力吸引力排斥力吸引力排斥力吸引力排斥力吸引力排斥力;结合能结合能结合能结合能吸引能排斥能吸引能排斥能吸引能排斥能吸引能排斥能结合力：结合力：结合力：结合力：当原子靠近到一定程度时，原子间所产生的较强的作用力。当原子靠近到一定程度时，原子间所产生的较强的作用力。当原子靠近到一定程度时，原子间所产生的较强的作用力。当原子靠近到一定程度时，原子间所产生的较强的作用力。为为为为什什什什么么么么原原原原

34、子子子子趋趋趋趋于于于于规则紧密排列？规则紧密排列？规则紧密排列？规则紧密排列？注意：当两原子距离很远时，不发生相互作用注意：当两原子距离很远时，不发生相互作用注意：当两原子距离很远时，不发生相互作用注意：当两原子距离很远时，不发生相互作用 结合力与结合能结合力与结合能金属键模型金属键模型以双原子作用模型为例以双原子作用模型为例以双原子作用模型为例以双原子作用模型为例原子间原子间原子间原子间必须保持一定的平衡距离必须保持一定的平衡距离必须保持一定的平衡距离必须保持一定的平衡距离d d d do o o o，这是固态金属中的原子趋于，这是固态金属中的原子趋于，这是固态金属中的原子趋于，这是固态金

35、属中的原子趋于规则排列的重要原因。规则排列的重要原因。规则排列的重要原因。规则排列的重要原因。距离大于距离大于距离大于距离大于d d d do o o o：F F F F0 0 0 0（吸引力）（吸引力）（吸引力）（吸引力）距离小于距离小于距离小于距离小于d d d do o o o：F F F F0 0 0 0（排斥力）（排斥力）（排斥力）（排斥力）两原子距离为两原子距离为两原子距离为两原子距离为d d d do o o o：F=0F=0F=0F=0两原子势能两原子势能两原子势能两原子势能E E E E：两原子距离为两原子距离为两原子距离为两原子距离为d d d do o o o：E=EE=

36、EE=EE=EABABABAB（最小）（最小）（最小）（最小）最大结合力最大结合力最大结合力最大结合力=理论抗拉强度理论抗拉强度理论抗拉强度理论抗拉强度只有离开平衡位置都会使势能只有离开平衡位置都会使势能只有离开平衡位置都会使势能只有离开平衡位置都会使势能BCBCBCBC斜斜斜斜率率率率越越越越大大大大，原原原原子子子子离离离离开开开开平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置所所所所需需需需力力力力也也也也越大越大越大越大原子最稳定原子最稳定原子最稳定原子最稳定E E E EABABABAB原子结合能或键能原子结合能或键能原子结合能或键能原子结合能或键能推广到多原子，说明推广到多原子，说明推广到多原子

37、，说明推广到多原子，说明原子趋于规则紧密排原子趋于规则紧密排原子趋于规则紧密排原子趋于规则紧密排列的原因列的原因列的原因列的原因Cd d0 0d dc cAB0 0FF结合力结合力排斥力排斥力排斥力排斥力吸引力吸引力吸引力吸引力原子间距原子间距d原子间距原子间距d排斥能排斥能排斥能排斥能吸引能吸引能吸引能吸引能EAB0 0A双原子作用模型双原子作用模型双原子作用模型双原子作用模型结合能结合能小小 结结l l金金金金属属属属原原原原子子子子的的的的结结结结构构构构特特特特点点点点:其其其其最最最最外外外外层层层层的的的的电电电电子子子子数数数数很很很很少少少少，一一一一般般般般为为为为1 1 1

38、 12 2 2 2个个个个，不超过不超过不超过不超过3 3 3 3个。易失去电子变为正离子，常称为个。易失去电子变为正离子，常称为个。易失去电子变为正离子，常称为个。易失去电子变为正离子，常称为正电性正电性正电性正电性元素。元素。元素。元素。l l金金金金属属属属键键键键：贡贡贡贡献献献献出出出出价价价价电电电电子子子子的的的的正正正正离离离离子子子子沉沉沉沉浸浸浸浸在在在在电电电电子子子子云云云云中中中中，它它它它们们们们依依依依靠靠靠靠运运运运动动动动于于于于其其其其间间间间的的的的公公公公有有有有化化化化的的的的自自自自由由由由电电电电子子子子的的的的静静静静电电电电作作作作用用用用而而

39、而而结结结结合合合合起起起起来来来来。这这这这种种种种结结结结合合合合方方方方式称之为金属键。式称之为金属键。式称之为金属键。式称之为金属键。l l金金金金属属属属原原原原子子子子的的的的结结结结合合合合力力力力和和和和结结结结合合合合能能能能（说说说说明明明明了了了了金金金金属属属属原原原原子子子子为为为为什什什什么么么么具具具具有有有有规规规规则则则则紧紧紧紧密的排列方式密的排列方式密的排列方式密的排列方式）因因因因为为为为：只只只只有有有有当当当当原原原原子子子子间间间间保保保保持持持持一一一一定定定定平平平平衡衡衡衡的的的的距距距距离离离离，原原原原子子子子结结结结合合合合能能能能（键

40、键键键能能能能）才才才才最最最最低低低低，原原原原子子子子才才才才处处处处于于于于最最最最稳稳稳稳定定定定状状状状态态态态。任任任任何何何何的的的的偏偏偏偏离离离离都都都都将将将将使使使使原原原原子子子子结结结结合能增加，使原子处于不稳定状态。合能增加，使原子处于不稳定状态。合能增加，使原子处于不稳定状态。合能增加，使原子处于不稳定状态。作作 业业1 1 1 1、试试试试用用用用金金金金属属属属键键键键的的的的结结结结合合合合方方方方式式式式，解解解解释释释释金金金金属属属属具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的导导导导电电电电性性性性、导导导导热热热热性性性性、塑性和金属光泽等基本特性塑性

41、和金属光泽等基本特性塑性和金属光泽等基本特性塑性和金属光泽等基本特性.2 2 2 2、填空：、填空：、填空：、填空：1)1)1)1)金金金金属属属属具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的导导导导电电电电性性性性、导导导导热热热热性性性性、塑塑塑塑性性性性和和和和金金金金属属属属光光光光泽泽泽泽主主主主要要要要是是是是因因因因为为为为金金金金属原子具有属原子具有属原子具有属原子具有 的结合方式。的结合方式。的结合方式。的结合方式。2)2)2)2)物质的原子间结合键主要包括物质的原子间结合键主要包括物质的原子间结合键主要包括物质的原子间结合键主要包括 、和和和和 三种。三种。三种。三种。3)3)

42、3)3)大部分陶瓷材料的结合键为大部分陶瓷材料的结合键为大部分陶瓷材料的结合键为大部分陶瓷材料的结合键为 。4)4)4)4)高分子材料的结合键是高分子材料的结合键是高分子材料的结合键是高分子材料的结合键是 。3 3 3 3、判断、判断、判断、判断1)1)1)1)正的电阻温度系数就是指电阻随温度的升高而增大。（正的电阻温度系数就是指电阻随温度的升高而增大。（正的电阻温度系数就是指电阻随温度的升高而增大。（正的电阻温度系数就是指电阻随温度的升高而增大。（）2)2)2)2)金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与金属具有美丽的金属光

43、泽，而非金属则无此光泽，这是金属与金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与 非金属的根本区别。（非金属的根本区别。（非金属的根本区别。（非金属的根本区别。（）4 4 4 4、选择题、选择题、选择题、选择题1)1)1)1)金属原子的结合方式是（金属原子的结合方式是（金属原子的结合方式是（金属原子的结合方式是（）A A A A离子键离子键离子键离子键 B B B B 共价键共价键共价键共价键 C C C C 金属键金属键金属键金属键 D D D D 分子键分子键分子键分子键2)2)2)2)晶态金属的结构特征是（晶态金属的结构特征是（晶态金属的结构特征是（晶态金属的结构特征是（）A A

44、 A A 近程有序排列近程有序排列近程有序排列近程有序排列 B B B B 远程有序排列远程有序排列远程有序排列远程有序排列 C C C C 完全无序排列完全无序排列完全无序排列完全无序排列 D D D D 部分有序排列部分有序排列部分有序排列部分有序排列3)3)3)3)正的电阻温度系数是指正的电阻温度系数是指正的电阻温度系数是指正的电阻温度系数是指 （）A A A A 随温度增高导电性增大的现象随温度增高导电性增大的现象随温度增高导电性增大的现象随温度增高导电性增大的现象 B B B B 随温度降低电阻下降的现象随温度降低电阻下降的现象随温度降低电阻下降的现象随温度降低电阻下降的现象 C C

45、 C C 随温度升高电阻减少的现象随温度升高电阻减少的现象随温度升高电阻减少的现象随温度升高电阻减少的现象 DDDD 随温度降低电阻升高的现象随温度降低电阻升高的现象随温度降低电阻升高的现象随温度降低电阻升高的现象4)4)4)4)金属键的一个基本特征是（金属键的一个基本特征是（金属键的一个基本特征是（金属键的一个基本特征是（）A A A A没有方向性没有方向性没有方向性没有方向性 B B B B具有饱和性具有饱和性具有饱和性具有饱和性 C.C.C.C.具有择优取向性具有择优取向性具有择优取向性具有择优取向性 D.D.D.D.没有传导性。没有传导性。没有传导性。没有传导性。1.2 1.2 金属晶

46、体典型金属晶体典型结构构四硼酸铝铱钕晶体磷酸钛氧钾晶体四硼酸铝钕晶体非晶体非晶体非晶体非晶体原子排列短程有序或无序原子排列短程有序或无序原子排列短程有序或无序原子排列短程有序或无序非晶体的特点是：非晶体的特点是：非晶体的特点是：非晶体的特点是：结构结构结构结构无序无序无序无序；物理性质表现为物理性质表现为物理性质表现为物理性质表现为各向同性各向同性各向同性各向同性；没有没有没有没有固定的熔点；固定的熔点；固定的熔点；固定的熔点；热导率（导热系数）和膨胀性热导率（导热系数）和膨胀性热导率（导热系数）和膨胀性热导率（导热系数）和膨胀性小。小。小。小。材料的原子排列材料的原子排列注意晶体与非晶体注意

47、晶体与非晶体注意晶体与非晶体注意晶体与非晶体的区别与联系的区别与联系的区别与联系的区别与联系晶体晶体晶体晶体基元基元基元基元在三维空间呈规律性排列在三维空间呈规律性排列在三维空间呈规律性排列在三维空间呈规律性排列单单单单个个个个的的的的原原原原子子子子、离离离离子子子子、分分分分子子子子或或或或彼彼彼彼此此此此等同的原子群或分子群等。等同的原子群或分子群等。等同的原子群或分子群等。等同的原子群或分子群等。晶体的主要特点是：晶体的主要特点是：晶体的主要特点是：晶体的主要特点是：结构上长程有序；结构上长程有序；结构上长程有序；结构上长程有序；物理性质表现为物理性质表现为物理性质表现为物理性质表现为

48、各向异性各向异性各向异性各向异性；有固定有固定有固定有固定的熔点；的熔点；的熔点；的熔点；在一定条件下有规则的在一定条件下有规则的在一定条件下有规则的在一定条件下有规则的几何外形几何外形几何外形几何外形(天然晶体才有天然晶体才有天然晶体才有天然晶体才有)。对称性（周期性）。对称性（周期性）。对称性（周期性）。对称性（周期性）。最小内能和最大稳定性。最小内能和最大稳定性。最小内能和最大稳定性。最小内能和最大稳定性。注意：注意：注意：注意：晶体和非晶体在一定条件下可互相转化晶体和非晶体在一定条件下可互相转化晶体和非晶体在一定条件下可互相转化晶体和非晶体在一定条件下可互相转化非晶体非晶体 ：蜂蜡、玻

49、璃等。蜂蜡、玻璃等。晶体：晶体：金刚石、金刚石、NaClNaCl、冰冰 等。等。液体液体液体液体原子（离子）的刚球模型原子（离子）的刚球模型原子（离子）的刚球模型原子（离子）的刚球模型原子中心位置原子中心位置原子中心位置原子中心位置 晶体结构与空间点阵晶体结构与空间点阵钢球模型钢球模型钢球模型钢球模型用钢球代表空间用钢球代表空间用钢球代表空间用钢球代表空间排列的原子排列的原子排列的原子排列的原子但难看清原子但难看清原子但难看清原子但难看清原子排列的规律和排列的规律和排列的规律和排列的规律和特点。特点。特点。特点。可直观地看出可直观地看出可直观地看出可直观地看出原子在各个方原子在各个方原子在各个

50、方原子在各个方向的排列都是向的排列都是向的排列都是向的排列都是很规则的。很规则的。很规则的。很规则的。怎么办？怎么办？晶胞晶胞点阵（晶格）模型点阵（晶格）模型点阵（晶格）模型点阵（晶格）模型晶格晶格晶格晶格(lattice)(lattice)(lattice)(lattice)：将阵点用线连接起来形成的空间格子。将阵点用线连接起来形成的空间格子。将阵点用线连接起来形成的空间格子。将阵点用线连接起来形成的空间格子。阵点：阵点：阵点：阵点：将构成晶体的原子或原子群抽象为纯粹的几何点。将构成晶体的原子或原子群抽象为纯粹的几何点。将构成晶体的原子或原子群抽象为纯粹的几何点。将构成晶体的原子或原子群抽象